混凝土动弹性模量与超声声速及抗压强度的关系研究

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发布时间：2021-09-17

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混凝土动弹性模量与超声声速及抗压强度的关系研究
孙丛涛’，牛荻涛’，元成方’，盖青山。
(1．西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室，陕西西安710055；2．中铁十三局第四工程公司，黑龙江哈尔滨150006)
摘要：混凝土抗压强度是衡量混凝土性能的综合指标，但目前判定混凝土冻融破坏采用的指标主要是混凝土动弹性模量，而工程中混
凝土动弹性模量却无法测试，因此建立混凝土抗压强度与动弹性模量的关系对于实际工程耐久性评估具有重要的意义。通过不同水胶比、
粉煤灰掺量、含气量混凝土在3．5％NaCl溶液中的快速冻融试验，测试了混凝土的动弹性模量、超声声时、抗压强度，根据测试结果建立了
混凝土动弹性模量与超声声速及抗压强度之间的关系，为混凝土结构冻融损伤的评定提供了理论依据。
关键词：混凝土；冻融；动弹性模量；超声声速；抗压强度
中图分类号： TU528．Ol 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2010)04—0014—03
Study On relation between dynamic modulus of elasticity and velocity of ultrasonic sound and
com pressive strength for concrete
SUNCong-tao ，NIUDi—tao ，YUANCheng-fang ，GAIQing-shan
(1．KeyLaboratoryforStructuralEngineeringand SeismicResistanceofMinistryofEducation，Xi anUniversityofArchitectureandTechnology
Xi’an 710055，China；2．The4thEngineeringCompanyofChinaRailway13thBureauGroupCorporation，Harbin150006，China)
Abstract： Compressive strength ofconcrete is a comprehensive index which reflects the performan ce ofconcrete，but nOW dynamic modulus of
elasticity is the main index tojudge freeze—thaw damage ofconcrete，and the dynamic modulus ofelasticity ofconcrete Call not be measured in ac—
tual engineering，SO it is of important significance for durability assessment of actual engineering to establish the relationship between dynamic
modulus of elasticity and compressive strength for concrete．The accelerated freeze—thaw tests in 3．5％ sodium chloride solution of the concrete
with diferentwater-binder ratio，diferentfly ash content and diferent air—entraining contentwere completed，inwhichthedyn amicmodulusofe—
lasticity，the time ofultrasonic sound and the compressive strength of concrete were measured．According to the test result，the relationship be—
tween dynam ic modulus ofelasticity and velocity ofultrasonic sound and the relationship between dynamic modulus ofelasticity and compressive
strengthfor concretewere established respectively，whichprovidetheory basisforthe evaluationonfreeze·thawdam ageofconcrete structure．
Key words： concrete；freeze·thaw；dynamic modulus ofelasticity；velocity ofultrasonic sotmd；compressive strength
0 引言
冻融破坏标准的确定，是混凝土冻融耐久性定量化设计的
基础。室内试验方法中，快冻法是以混凝土动弹性模量降低至
60％或质量损失率达到5％作为混凝土冻融破坏的标准l1】，慢冻
法由于费时费力已逐渐地被淘汰。可以看出，以混凝土动弹性
模量和质量损失率作为冻融破坏的判定指标均是基于材料层
面提出的，而在结构层面，人们最关心的是冻融后混凝土强度
损失情况，由此建立混凝土动弹性模量与抗压强度的关系可将
材料层面的冻融损伤指标与结构层面的冻融损伤指标有机地联
系起来，从而为更加全面表征混凝土的冻融损伤情况奠定基础。
对于实际混凝土结构，其动弹性模量是难以测试的翻，因此
必须寻求既与动弹性模量相关，又能在实际混凝土结构上直接
测试，同时测试时又不能对混凝土结构本身造成损害的物理量。
众所周知，超声声时和强度是混凝土无损检测技术中主要参数
指标，动弹性模量和超声声时均为表示混凝土内部特征的重
要参数，而强度又是混凝土性能的综合指标，由此可见混凝土
动弹性模量与超声声时及强度之间是存在相关性的。
在混凝土动弹性模量与超声声速相关性研究方面，文献【6】
提出了采用常规纵波超声换能器，以表面平测法测定混凝土表
面波速来确定其动弹性模量的方法，得出固体材料的动弹性
模量与其表面波速之间的关系为：
0 87+1 2
( (1)
．．1 )～
式中： l·一泊松比；
固体的密度；
一表面波速度。
此关系式在应用时需事先确定混凝土的泊松比和密度，较
为麻烦；文献【7]通过对不同强度等级混凝土在不同龄期的测试，
针对每一强度等级混凝土分别用一次函数和二次函数建立了动弹
性模量和超声声速之间的关系，但其结果的应用存在很大局限性。
在混凝土动弹性模量与抗压强度相关性研究方面，英国结
构混凝土实用规范(GP1 10)t21中给出了混凝土动弹性模量与抗
压强度的关系，即：